(成都軌道集團(tuán)有限公司 四川 成都 610051)
深圳地鐵5號(hào)線是深圳市人民政府與某央企公司合作確定為投融資及施工圖設(shè)計(jì)施工總承包的BT建設(shè)模式項(xiàng)目,其中5305標(biāo)段正線長(zhǎng)約8.195Km,位于深圳市龍崗區(qū)布吉鎮(zhèn)范圍內(nèi),北起下水徑,南止于百鴿籠站。該標(biāo)段區(qū)間盾構(gòu)工程包括2個(gè)施工豎井、1個(gè)盾構(gòu)始發(fā)井(80米)和3個(gè)區(qū)間隧道總計(jì)5104.396米,工程合同造價(jià)為3.163億元,合同工期為2008年3月1日至2010年2月28日。
1.初步設(shè)計(jì)概算風(fēng)險(xiǎn)
(1)材料價(jià)的風(fēng)險(xiǎn):項(xiàng)目施工合同為總價(jià)包干方式,但在初步設(shè)計(jì)概算中存在著部分材料價(jià)中的信息價(jià)中不明確而帶來(lái)造價(jià)偏低的風(fēng)險(xiǎn)。
(2)定額選取:在不同條件下定額的選取直接影響到工程量清單項(xiàng)目的單價(jià),對(duì)工程總造價(jià)起著決定性的作用。
(3)措施費(fèi):在概算編制中存在施工措施費(fèi)漏項(xiàng)問(wèn)題,也會(huì)給工程總造價(jià)帶來(lái)較大影響。
2.合同風(fēng)險(xiǎn)
本標(biāo)段項(xiàng)目采用固定總價(jià)合同,價(jià)格和工程量的風(fēng)險(xiǎn)均由承包商承擔(dān)。固定總價(jià)合同一經(jīng)簽訂,施工方首先要承擔(dān)的是價(jià)格風(fēng)險(xiǎn),合同履行過(guò)程中的價(jià)格上漲風(fēng)險(xiǎn)均由施工方承擔(dān),業(yè)主不會(huì)給予補(bǔ)償。其次,施工方還要承擔(dān)工程量風(fēng)險(xiǎn)。在固定總價(jià)合同中,業(yè)主往往只提供施工圖紙和說(shuō)明,一旦合同工程量小于實(shí)際完成工程量,施工方損失風(fēng)險(xiǎn)自擔(dān)。
本標(biāo)段盾構(gòu)施工工程中遇到上軟下硬復(fù)合地層時(shí),盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)將難以控制,會(huì)造成隧道軸線產(chǎn)生較大的偏移,地層受到擾動(dòng)了會(huì)造成較大的地面沉降。還存在盾構(gòu)機(jī)在地下穿越江河時(shí),因施工擾動(dòng)而發(fā)生噴涌的風(fēng)險(xiǎn)、穿越建構(gòu)筑物的地表注漿加固措施不到位、建筑物結(jié)構(gòu)本身存在安全風(fēng)險(xiǎn)、設(shè)計(jì)與施工能力、物資資源不足等風(fēng)險(xiǎn);同時(shí)無(wú)形中加大措施費(fèi)用風(fēng)險(xiǎn)。
深圳地鐵五號(hào)線項(xiàng)目是第26屆世界大學(xué)生運(yùn)動(dòng)會(huì)的配套建設(shè)項(xiàng)目,需在2011年完工,總工期3年。而5305標(biāo)段盾構(gòu)項(xiàng)目合同工期只有24個(gè)月,包括2個(gè)施工豎井,1個(gè)盾構(gòu)始發(fā)井(80m)和3個(gè)區(qū)間隧道,總計(jì)5104.390m,施工區(qū)間地質(zhì)復(fù)雜、施工干擾大、施工組織困難,給項(xiàng)目工期的兌現(xiàn)帶來(lái)極大風(fēng)險(xiǎn)。
1.初步設(shè)計(jì)概算的風(fēng)險(xiǎn)防范:
(1)材料價(jià)的風(fēng)險(xiǎn)防范。對(duì)信息價(jià)中不明確的材料采用較高單價(jià)或自行分析,如噴砼的單價(jià)采用試驗(yàn)室提供的配合比分析取值,砂石水泥及外加劑采用信息價(jià)自行分析。
(2)措施費(fèi)的風(fēng)險(xiǎn)防范。在概算編制中措施費(fèi)考慮充分,如:楊美-上水徑區(qū)間超長(zhǎng)(超過(guò)定額最大長(zhǎng)度為25m的)豎井垂直提升增加罐籠費(fèi)用;所有蓋挖區(qū)間、蓋挖車站材料增加水平運(yùn)輸及垂直提升費(fèi)用;下水徑-長(zhǎng)龍站、長(zhǎng)龍站-布吉客運(yùn)站、布吉客運(yùn)站-百鴿籠區(qū)間增加房屋加固措施費(fèi)用及臨遷補(bǔ)償費(fèi)用;長(zhǎng)龍站-布吉客運(yùn)站增加過(guò)鐵路加固措施費(fèi)用及與鐵路單位協(xié)調(diào)配合費(fèi)用;下水徑-長(zhǎng)龍站、長(zhǎng)龍站-布吉客運(yùn)站、布吉客運(yùn)站-百鴿籠區(qū)間盾構(gòu)增加穿硬巖費(fèi)用;下水徑-長(zhǎng)龍站、長(zhǎng)龍站-布吉客運(yùn)站、布吉客運(yùn)站-百鴿籠區(qū)間采用進(jìn)口盾構(gòu)機(jī)增加臺(tái)班費(fèi)用;所有暗挖區(qū)間增加排水費(fèi)用等等。
以上在初步設(shè)計(jì)概算編制過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn),經(jīng)過(guò)與設(shè)計(jì)方有理有據(jù)的充分溝通和協(xié)調(diào),較好的在初步設(shè)計(jì)概算編制過(guò)程中給予考慮。
2.合同造價(jià)風(fēng)險(xiǎn)
在項(xiàng)目實(shí)施前,項(xiàng)目部精心組織力量對(duì)各個(gè)工點(diǎn)的工程量進(jìn)行了充分的復(fù)合計(jì)算,對(duì)在施工圖紙工程量計(jì)算出現(xiàn)遺漏、不足和工程量及時(shí)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)方給予技術(shù)核定修正,并充分考慮可能出現(xiàn)的合同外工程量。針對(duì)性地制定了“上足措施、打夠數(shù)量、施工圖中得到體現(xiàn)、實(shí)施中靈活善變”的設(shè)計(jì)工作原則。在收到設(shè)計(jì)院施工圖紙后及時(shí)編制施工圖預(yù)算,并將施工圖預(yù)算與設(shè)計(jì)概算進(jìn)行對(duì)比,確保施工圖預(yù)算在設(shè)計(jì)概算內(nèi),將合同執(zhí)行中的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了預(yù)見性的規(guī)避。
1.隧道施工過(guò)既有建筑物風(fēng)險(xiǎn)
為確保盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中地表建筑物的安全,在盾構(gòu)穿越建筑物段制定了措施:
(1)盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)參數(shù):土倉(cāng)頂部壓力為1.2bar以上;總推力不大于800噸;掘進(jìn)速度不大于35mm/min;每環(huán)(1.5米)出土量不大于65方;注漿量6~8方。
(2)掘進(jìn)過(guò)程中適當(dāng)加大同步注漿壓力及注漿量,每一環(huán)管片注漿量在6-8m3,并根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整同步注漿漿液配合比,提高漿液的和易性和可泵性,縮短漿液凝固時(shí)間,及時(shí)有效地填滿管片與圍攻巖間的建筑空隙,防止地表下沉。
(3)在盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中要嚴(yán)格控制出土量,做到進(jìn)尺與出土量保持均衡。
(4)推進(jìn)過(guò)程應(yīng)保持盾構(gòu)機(jī)有良好的姿態(tài),嚴(yán)禁姿態(tài)的急劇起伏,水平和高程偏差控制在±50mm以內(nèi)。減小盾構(gòu)機(jī)上下千斤頂壓力差,上下千斤頂壓力差控制在60Bar以內(nèi)。
(5)根據(jù)地表監(jiān)控量測(cè)數(shù)值,如發(fā)現(xiàn)管片在脫出盾尾后,地表沉降幅度較大(10mm<沉降值<20mm時(shí)對(duì)管片進(jìn)行二次補(bǔ)注漿,以控制地表繼續(xù)沉降,二次注漿采用雙液漿。
(6)加強(qiáng)地表建(構(gòu))筑物的監(jiān)測(cè)頻率,以地表沉降值調(diào)整盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)速度、同步注漿量、注漿壓力確保各項(xiàng)監(jiān)測(cè)信息能及時(shí)反饋到施工班組,以監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)指導(dǎo)施工。
2.盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)河的風(fēng)險(xiǎn)管控措施
(1)盾構(gòu)換刀位置的提前確定
為確保盾構(gòu)順利通過(guò)布吉河及南門墩橋,需在盾構(gòu)到達(dá)布吉河前對(duì)磨損超限的刀具進(jìn)行更換,根據(jù)隧道地質(zhì)情況,換刀位置定在全斷面微風(fēng)化巖層地段進(jìn)行,根據(jù)地質(zhì)勘測(cè)資料推斷并結(jié)合渣樣進(jìn)行分析確定了左右線的換刀里程即DK31+745(即推進(jìn)完成第556環(huán))處。
(2)洞內(nèi)措施
根據(jù)布吉河區(qū)域地質(zhì)及水文地質(zhì)條件要求,為預(yù)防存在的掘進(jìn)過(guò)程中的冒頂擊穿河底的等風(fēng)險(xiǎn),針對(duì)性對(duì)盾構(gòu)過(guò)布吉河掘進(jìn)參數(shù)進(jìn)行了設(shè)定:如土倉(cāng)壓力為1.2bar;刀盤轉(zhuǎn)速1.6-1.8r/min;推力不大于800t;推進(jìn)速度≤40mm/min;嚴(yán)格控制每環(huán)出土量≤60m2;注漿量6m2;同時(shí)盾構(gòu)姿態(tài)的水平和垂直偏差控制在±50mm范圍內(nèi)。
(3)地表措施
①河床監(jiān)測(cè)
在河流兩邊坡腳位置各布設(shè)1個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn),沿線路方向間隔4m布置一個(gè)斷面,每天監(jiān)測(cè)2次,沉降和隆起的報(bào)警值為5cm,監(jiān)測(cè)人員必須及時(shí)計(jì)算監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并報(bào)項(xiàng)目經(jīng)理部。
②南門墩橋監(jiān)測(cè)
在橋面兩側(cè)各布置一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)斷面,每個(gè)斷面共布設(shè)6個(gè)點(diǎn),每個(gè)斷面間距5m,每天測(cè)量2次。沉降和隆起的報(bào)警值為2cm(日沉降或隆起不應(yīng)超過(guò)2mm),監(jiān)測(cè)人員必須及時(shí)計(jì)算監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并報(bào)項(xiàng)目經(jīng)理部。
3.盾構(gòu)下穿鐵路的風(fēng)險(xiǎn)管控
(1)對(duì)鐵路進(jìn)行預(yù)注漿加固
盾構(gòu)推進(jìn)前,對(duì)穿越鐵路進(jìn)行預(yù)加固。下穿區(qū)域鐵路線路兩側(cè)設(shè)四排旋噴樁,樁間范圍內(nèi)路基分層注漿加固。旋噴樁起加固和隔斷及控制變形的作用,加固平面、剖面詳見下圖所示:
圖1 盾構(gòu)下穿廣深鐵路加固縱橫斷面
施工線路下部主加固區(qū)(A)時(shí)對(duì)鐵路線路應(yīng)采取以下保護(hù)措施:采用分層注漿加固,實(shí)施斜孔注漿,并采用復(fù)合漿液,縮短膠凝時(shí)間,以控制注漿壓力和擴(kuò)散范圍,注漿壓力和注漿速度根據(jù)線路軌道變形的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整,減小注漿對(duì)基床的影響。次加固區(qū)(C)采用豎直施做注漿孔,復(fù)合漿液,一次性加固完成。
(2)盾構(gòu)推進(jìn)過(guò)程中的措施
洞內(nèi)措施:對(duì)鐵路下方的盾構(gòu)隧道管片配筋進(jìn)行加強(qiáng)。并根據(jù)地面的監(jiān)測(cè)情況,不斷優(yōu)化盾構(gòu)施工的各種技術(shù)參數(shù),合理選定推進(jìn)速度、平衡土壓力、出土量等參數(shù),嚴(yán)格控制盾構(gòu)糾偏量。嚴(yán)格控制同步注漿量和漿液質(zhì)量。盾構(gòu)隧道施工完成后,對(duì)隧道管片外1.5m注漿加固。優(yōu)化漿液配比,合理設(shè)定注漿量及注漿壓力,確保掘進(jìn)過(guò)程中地層填充密實(shí)。
洞外措施:增加監(jiān)測(cè)頻率,在鐵路兩側(cè)埋設(shè)沉降觀測(cè)點(diǎn),進(jìn)行半小時(shí)一次的跟蹤測(cè)量,并進(jìn)行信息分析,及時(shí)通知井下調(diào)整掘進(jìn)施工參數(shù)。及時(shí)對(duì)碎石道床進(jìn)行鋪墊和軌道校正,保持鐵路軌道的平順直。
4.盾構(gòu)在硬巖段掘進(jìn)的風(fēng)險(xiǎn)管控
(1)合理調(diào)整刀盤及刀具的布設(shè):結(jié)合以往在廣深地區(qū)硬巖地層掘進(jìn)的經(jīng)驗(yàn),采用安裝了滾刀、刮刀和鏟刀的刀盤。布設(shè)主要刀具種類為單刃滾刀、刮刀、齒刀、鏟刀和超挖刀,刀盤設(shè)計(jì)充分考慮了本段巖石較硬且部分角巖的特點(diǎn),采用重型刀盤,在磨損機(jī)會(huì)較多的部位大量堆焊了網(wǎng)格狀耐磨硬質(zhì)合金。在正常的工作環(huán)境下,在硬巖地層中掘進(jìn)時(shí),刀盤、刀座和刀盤支承結(jié)構(gòu)能夠抵抗最高單軸抗壓強(qiáng)度達(dá)到150Mpa的強(qiáng)度,不會(huì)出現(xiàn)刀盤變形及超出正常的磨損此外,還在刀盤輪緣上設(shè)計(jì)了3道耐磨合金環(huán),大大提高了刀盤的耐磨性能,延長(zhǎng)其使用壽命。同時(shí)還要對(duì)刀具進(jìn)行不定期檢查,主要是在盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中,掘進(jìn)參數(shù)異常,推進(jìn)艱難時(shí),開倉(cāng)對(duì)刀具進(jìn)行檢查,對(duì)刀具磨損進(jìn)行評(píng)估。
(2)調(diào)整掘進(jìn)參數(shù):當(dāng)盾構(gòu)機(jī)在硬巖段中掘進(jìn)時(shí),主要掘進(jìn)參數(shù)的設(shè)定應(yīng)遵循:“高轉(zhuǎn)速、小扭矩、大推力”的原則。設(shè)定針對(duì)性的掘進(jìn)參數(shù):①盾構(gòu)推進(jìn)速度控制在1-2cm/分鐘;②掘進(jìn)模式選用敞開式掘進(jìn)。③總推力控制在18000-22000KN;④刀盤扭矩3000-4000KN.m;⑤刀盤轉(zhuǎn)速在2-3rpm;
(3)合理使用外加劑:盾構(gòu)在掘進(jìn)過(guò)程中,要不斷向工作面噴注泡沫,冷卻水來(lái)潤(rùn)滑及冷卻刀盤。
1.盾構(gòu)始發(fā)井不能按期完工的風(fēng)險(xiǎn)
根據(jù)2010年2月28日實(shí)現(xiàn)隧道洞通的工期目標(biāo),5305標(biāo)段盾構(gòu)項(xiàng)目經(jīng)理部對(duì)盾構(gòu)區(qū)間施工進(jìn)行工期倒排,月掘進(jìn)綜合指標(biāo)到達(dá)220m/月,最高達(dá)到340m/月,盾構(gòu)機(jī)必須在2008年9月底下井,11月初必須始發(fā)。原設(shè)計(jì)的盾構(gòu)始發(fā)井百鴿籠站站前明挖段需在2008年7月底日前提供盾構(gòu)始發(fā)場(chǎng)地,但因百鴿籠站拆遷工作復(fù)雜,而同時(shí)施工一個(gè)80m長(zhǎng)的始發(fā)井結(jié)構(gòu)正常需要6個(gè)月的時(shí)間,將要到2009年3月盾構(gòu)機(jī)才具備下井的條件,工期將滯后7個(gè)月,進(jìn)而直接影響到整個(gè)深圳地鐵五號(hào)線全線里程碑工期目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)上述情況,項(xiàng)目部提出了盾構(gòu)始發(fā)井由車站改為區(qū)間的方案變更,即將盾構(gòu)始發(fā)井位置調(diào)整到布吉客運(yùn)站-百鴿籠站區(qū)間內(nèi)(CK32+625附近),該場(chǎng)地內(nèi)基本無(wú)房屋拆遷,土地屬于布吉鎮(zhèn)政府下屬的物業(yè)發(fā)展有限公司集體用地,征地相對(duì)比較容易,有利于盾構(gòu)始發(fā)井先行施工,保證盾構(gòu)區(qū)間及整個(gè)5號(hào)線按總工期要求完成。通過(guò)以上始發(fā)井位置的變更,布百區(qū)間盾構(gòu)井于2008年9月底提供了盾構(gòu)進(jìn)場(chǎng)條件,11月12日該區(qū)間盾構(gòu)基本按原計(jì)劃實(shí)現(xiàn)了始發(fā),為整個(gè)工期的實(shí)現(xiàn)提供了保證。
2.硬巖地層段導(dǎo)致盾構(gòu)無(wú)法掘進(jìn)通過(guò)
通過(guò)詳勘報(bào)告和地質(zhì)補(bǔ)充勘察資料顯示,在該標(biāo)段下水徑站~長(zhǎng)龍站區(qū)間穿越了人工堆積層、殘積層、全風(fēng)化角巖層、強(qiáng)風(fēng)化角巖層、中風(fēng)化角巖層、微風(fēng)化角巖層。其中Ⅵ級(jí)圍巖長(zhǎng)約55m(單延米);其中Ⅴ級(jí)圍巖長(zhǎng)約573.491m(單延米)。區(qū)間巖石強(qiáng)度高,有些巖石高達(dá)362MP,已近遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了投入的海瑞克盾構(gòu)機(jī)最大破巖強(qiáng)度150MP的極限值,無(wú)法正常掘進(jìn),工期無(wú)法保證。
針對(duì)上述情況,項(xiàng)目標(biāo)部從工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件、工程規(guī)模大小、鄰近地下及地面環(huán)境等因素考慮,并從地鐵施工方法的可實(shí)現(xiàn)性、安全性、適應(yīng)性、技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性、工期進(jìn)度及對(duì)周圍環(huán)境影響等多個(gè)方面綜合考慮,將部分盾構(gòu)施工無(wú)法保證工期的區(qū)間工法做相應(yīng)的調(diào)整,采用礦山法先行開挖及施作初支,盾構(gòu)機(jī)拼裝管片通過(guò)的方式來(lái)通過(guò)硬巖段,既有效降低了工期風(fēng)險(xiǎn)和成本風(fēng)險(xiǎn),又避免了工期延誤造成的施工成本的增加。
(1)依據(jù)短板理論,實(shí)行工期預(yù)警。對(duì)影響兌現(xiàn)工期的盾構(gòu)推進(jìn)、礦山開挖等關(guān)鍵工序、薄弱環(huán)節(jié),根據(jù)短板理論,實(shí)施重點(diǎn)控制,突破“生產(chǎn)瓶頸”,同時(shí)按照確保洞通工期的要求,制定了盾構(gòu)機(jī)始發(fā)、出洞和礦山法開挖完成、二次襯砌開始等若干里程碑節(jié)點(diǎn)工期,并對(duì)這些節(jié)點(diǎn)工期實(shí)行預(yù)警管理,超出節(jié)點(diǎn)工期15天就列為Ⅰ級(jí)預(yù)警,10天為Ⅱ級(jí)預(yù)警,5天為Ⅲ級(jí)預(yù)警,不同預(yù)警等級(jí)采取不同措施進(jìn)行管理,確保整個(gè)施工生產(chǎn)始終處于均衡生產(chǎn)狀態(tài),避免因搶工增大工程投入和風(fēng)險(xiǎn)。
(2)嚴(yán)格工序管理,確保過(guò)程連續(xù)。用工序的時(shí)間和質(zhì)量來(lái)保證工期,既必要也必須,為此項(xiàng)目部制定了工序管理辦法,規(guī)定了一些主要工序的作業(yè)時(shí)間和工序質(zhì)量,避免因上道工序占用下道工序時(shí)間,工序質(zhì)量不合格,返工影響整個(gè)施工過(guò)程的連續(xù)。如項(xiàng)目部在盾構(gòu)施工時(shí)規(guī)定從停機(jī)拼管片到恢復(fù)推進(jìn)時(shí)間為50分鐘等,從而保證了施工過(guò)程的連續(xù)性,有利于促進(jìn)施工生產(chǎn)。
(3)做好生產(chǎn)準(zhǔn)備管理,促進(jìn)均衡生產(chǎn)。項(xiàng)目部把生產(chǎn)準(zhǔn)備單獨(dú)列為一個(gè)管理范圍,每一道工序開工前按照設(shè)備、材料等進(jìn)行全面準(zhǔn)備,使人、機(jī)、料、法、環(huán)符合要求,決不允許停工待料、人等機(jī)或機(jī)等人現(xiàn)象出現(xiàn),過(guò)程中的準(zhǔn)備實(shí)行“打包包干”,指定專人負(fù)責(zé)準(zhǔn)備工作,從而促進(jìn)均衡生產(chǎn)。
通過(guò)對(duì)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)的有效管理,BT模式施工管理下的深圳地鐵5號(hào)線5305標(biāo)段盾構(gòu)項(xiàng)目較好地控制了成本、施工技術(shù)以及相關(guān)的安全質(zhì)量、合同工期等一系列風(fēng)險(xiǎn),保證了項(xiàng)目得以順利按計(jì)劃實(shí)施,并取得了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,該標(biāo)段盾構(gòu)項(xiàng)目于2008年3月1日開始實(shí)質(zhì)性進(jìn)場(chǎng)組織實(shí)施,于2008年11月12日實(shí)現(xiàn)全線首發(fā),于2010年2月5日實(shí)現(xiàn)全線貫通,比原定計(jì)劃提前23天完成,初步核算實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益5000多萬(wàn)元。該項(xiàng)目在兌現(xiàn)工期節(jié)點(diǎn)、安全質(zhì)量管理、文明施工管理、標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)等方面上均被譽(yù)為同一施工線上的標(biāo)桿項(xiàng)目,是深圳市地鐵施工領(lǐng)域的明星工程和市質(zhì)檢站唯一免檢單位,獲廣東省安全生產(chǎn)文明施工優(yōu)良樣板工地等殊榮。